结合武汉杨泗港长江大桥北锚碇超深基坑支护结构工程实例，介绍了该工程场区的地质条件、支护形式及施工工序，通过三维有限元分析软件MIDASGTSNX建立计算模型，考虑土和支护结构的相互作用，对其开挖与支护进行了数值模拟分析，并结合现场的监测数据进行对比分析，得出了不同开挖阶段的支护结构的变性特点和受力特征。研究结果表明：理论计算结果和现场监测数据的变化规律基本吻合，在深基坑施工过程中要重点控制开挖引起的地面过大变形和监测支护结构的内力。

本文对基于BIM技术的体育馆钢结构智慧化施工管理进行了研究。通过三维精细化模型创建、模型链接整合、漫游检测、施工模拟、数值模拟、项目协同管理、VR+质量信息追溯和三维可视化技术交底指导现场施工等应用点，说明BIM技术能够有效指导钢结构现场施工，提高施工效率和施工安全，避免浪费和返工，节约成本，有着十分重要的意义。

数字孪生技术可建立现实对象与数字模型的精确对应关系, 进而开展基于真实数据的仿真, 以指导现实对象改进。以北京科技大学土木楼为例, 开展了基于数字孪生架构的建筑火灾安全评估与改造的研究。首先, 利用建筑信息建模(BIM)、物联网（IoT）和云技术(cloud technology), 并集成了风速、人数等实时感知数据, 建立了土木楼的数字孪生模型; 其次, 利用数字孪生模型, 开展基于实测数据的火灾蔓延与人员疏散模拟, 并与基于传统估计数据的模拟结果进行了比较; 最后, 根据模拟结果, 提出了建筑火灾安全的改进方案, 并评测了改进方案的效果, 为建筑消防安全改造提供了准确依据。结果表明: 数字孪生架构下的火灾安全评估结果更接近实际, 可以指导建筑火灾安全改造。

本文对当前钢筋混凝土梁的有限元模拟进行了概述，以Bresler等人所做试验中两根分别以剪压与弯曲形式破坏的浅梁为研究对象，采用不同的有限元模型及本构模型对其进行了加载过程数值模拟。将数值分析结果与试验结果进行了对比分析，给出差异产生的可能原因，并指出可优选的有限元模型与本构模型；提出梁的极限荷载应结合压区混凝土应变与拉区纵筋拉应力取定，而不能简单取为非线性求解不收敛时施加的荷载值；以单因素分析的方法对影响求解的主要参数的敏感性进行研究。所得结论将有助于推进钢筋混凝土梁数值模拟时参数设置的标准化。

高强钢轴心压杆的稳定性是目前高强钢应用和研究的重点。在分析了目前高强钢轴心受压构件稳定性研究现状和高强钢稳定性设计方法存在的不足的基础上，结合大型有限元分析软件ANSYS的稳定分析功能及模型试验方法，对高强钢轴压心受构件的整体稳定性进行了研究，提出了以材料屈服强度和构件长细比为参数计算高强钢轴心受压构件稳定系数的计算公式，得到了一些有意义的结论，对今后高强钢的应用和研究具有重要的意义。

如今高层建筑层出不穷，但也带来了诸多的安全隐患，例如人员的密集性，消防设施的老化等问题，都增大了火灾隐患，一旦疏忽发生火灾，都会造成不可估量的损失。同时建筑内部的复杂性，也为人员疏散造成了极大困难，所以了解建筑火灾危害，提前建立合理的疏散通道尤为重要。本文以天津大学高科技楼为研究对象，基于BIM技术与Pyrosim相结合，采用数值模拟与可视化分析的研究方法，建立火灾场景模型，添加所需的烟雾探测器、温度场及能见度切片视图等信息，对该建筑进行综合分析，得出火灾发生时烟气浓度、温度、CO含量和能见度对人员疏散的影响及合理的疏散时间和疏散通道，确定BIM技术在高层建筑火灾模型中的使用价值，为火灾现场应急指挥、人员疏散提供重要指导意义。

针对FLAC3D中复杂模型接触单元(interface)建模难的问题，利用ansys强大的前处理功能，探讨了适用于岩土工程全过程数值模拟分析的复杂模型“先实体面后接触面”的interface建模方法。并将该方法运用到实际的工程数值计算过程中，验证了该建模方法的有效性、实用性，对今后的FLAC3D的接触面的建模过程具有重要的参考价值。

建筑结构连续倒塌，是一类由偶然作用引起，可能造成重大生命财产损失的结构安全事故。针对建筑结构连续倒塌的数值模拟问题，本文分析了结构倒塌过程中面临的力学计算难点，对比研究了常用的数值模拟方法，并介绍了作者提出的质点元法。

随着城市化的快速推进，房屋的外观设计迎来了一个新的发展时期，其中以屋顶花园的发展最为迅速。而近年来，地震灾害频发，城市中楼房的抗震减灾越来越受到人们的重视。研究房屋抗震与屋顶花园结合来提高房屋的抗震性能。利用ADINA软件建立屋顶花园的模型，进行地震动位移响应研究。根据有控模型和无控模型计算结果比较，得到一些有意义的结论。